用磁标势计算分离及偏心载流薄圆筒的磁场

在双极圆柱坐标下,用磁标势通过拉普拉斯方程结合安培环路定理计算出分离及偏心均匀载流薄圆筒周围的磁感应场强度.     

计算圆柱绕流拉力系数的自适应迎风有限元方法

研究圆柱绕流中拉力系数的自适应计算问题.对二维定常粘性不可压Navier-Stokes方程使用迎风有限元格式,通过引入对偶问题,得到圆柱拉力系数的加权后验误差估计器,实现了自适应网格加密.数值实验表明格式的可行性以及估计器的稳健性.     

用涡方法数值模拟运动物体非定常流场

采用涡方法对静止圆柱绕流、简谐振动圆柱、静止NACA0012翼型绕流和运动扑翼的非定常流场进行了数值模拟和数值验证,对比验证结果较好.控制方程采用二维不可压缩N-S方程,根据算子分裂法,对流和扩散分别采用不同的时间步长.涡方法基于Lagrange坐标系的特点使其方便模拟运动物体的非定常流场.本文的工作为今后的翼型动态失...     

基于浸入式边界的流固耦合的非定常数值模拟研究

本文针对工程中关心的流固耦合以及复杂边界物体绕流问题,采用算子分裂的方法求解二维不可压N-S方程,采用完全正交的矩形网格,用浸入式边界模拟静止和运动物体的边界.使用这种方法,本文分别对低雷诺数下的光滑平板绕流,圆柱绕流,低KC数下的振荡圆柱进行了数值模拟.计算结果与以往的数值和试验结果吻合得很好,证明了浸入式边界方法和所发展的程序的可靠性.     

圆柱绕流问题的初期流动数值模拟

本文继Zheng-huan Teng[1]中介绍的解Navier-stokes方程的椭圆涡团法,研究了一种新的变形涡团法,用以模拟不可压粘性流体绕圆柱的不定常流动。圆柱在静止流体中突然起动并做匀速直线运动。对整个流动区域构造完全Navier-Stokes方程的解并不容易,近十年出现很多数值研究,本文对算法有所推进。把本文的方法称作变形涡团法是因为圆柱边界附近的流体中用椭圆涡团,远离边界时用圆形涡团。计算圆柱绕流比平板绕流在满足附着条件上更为困难,本文分析了怎样在圆柱边界上给出适当的附着条件的数值方法。在算例中雷诺数分别取200、550、3000,得到了不定常边界层分离,二次涡等复杂的物理现象,这些数值结果与近年实验结果[2]是一致的。     

新型反绕双螺旋线慢波系统的分析与设计

 基于降低工艺难度的目的，提出了一种新型反绕双螺旋线慢波系统，该系统的正绕反绕螺旋线半径不等。利用3维电磁软件CST MWS仿真分析了结构参数对色散和耦合阻抗的影响。结果表明：耦合阻抗在螺旋带内半径较大时没有明显下降；减小螺旋带宽度有利于降低相速度和提高耦合阻抗；在一定范围内，相速度随螺距的减小而增大。在此基础上，结合工程要求设计了8 mm波段行波管的新型反绕双螺旋线慢波系统，耦合阻抗达到21 Ω，工作电压约为20 kV，同时由于电子通道半径较大，降低了对电子光学系统的要求；纵向翼片加载的引进较为有效地展宽了带宽。     

用DES数值模拟分离绕流中的旋涡运动

脱体涡模拟(Detached-Eddy Simulation,DES)是近年来出现的一种结合雷诺平均方法和大涡数值模拟两者优点的湍流模拟方法.采用基于Spalart-Allmaras方程模型的DES方法,数值求解Navier-Stokes方程,模拟绕流发生分离后的旋涡运动.其中空间区域离散采用有限体积法,方程空间项和时间项的数值离散分别采用Jameson中心格式和双时间步长推进方法.通过模拟圆柱绕流以及翼型失速绕流,观察到了与物理现象一致的旋涡结构,得到与实验数据相吻合的计算结果.     

数值模拟圆柱绕流旋涡运动及尾流不稳定性分析

1引言流体绕过圆柱所产生的非定常旋涡运动以及由此引起的流动不稳定性在理论和实践上都具有重要的意义。数值模拟圆柱绕流旋涡产生及演化过程，探讨圆柱尾流涡街产生的机制，控制尾迹不同速度型以抑制涡街的产生，避免涡激振动在工程上造成破坏作用具有重大实际意义。为使问题简化，本文以二维圆柱绕流作为研究对象。该流动涉及到非定常分离，旋涡的形成、运动及发展，流动不稳定性质改变等许多未完全解决的问题。B。had等山对圆柱突然起动问题作了一系列实验研究。文献门对二维圆柱绕流问题作了系统数值研究。本文采用文献门提出的差分格…     

用钕铁硼(NdFeB)永磁材料实现磁斗篷

固有磁化强度方向与外磁场方向相反的钕铁硼(NdFeB)空心圆柱和固有磁化强度方向与外磁场方向相同的钕铁硼铬(NdFeCrB)空心圆柱镶嵌在一起,组成一个磁化强度方向相反的双层磁环.利用柱坐标系中磁标势的公式及本构关系,推导了均匀外磁场在双层空心圆柱永磁体内外的磁场强度,得到了半径比率与外加磁场、相对磁导率及磁化强度的关系.计算结果表明,当施加均匀外磁场时,双层空心圆柱NdFeB永磁体可以屏蔽静磁场从而实现磁斗篷.     

双—双绕螺旋线极化摇摆器磁场

本文提出了一种用双-双绕螺旋线圈实现线极化摇摆器磁场的新途径,给出了磁场的理论分析结果。对双-双绕螺旋线圈的磁场进行的实验测量所得结果与理论分析结果基本相符合     

左右旋双双绕螺旋线线极化摇摆器的磁场分布及束流传输

给出了双双绕螺旋线线极化Wiggler轴线上磁场的积分表达式,以此公式数字模拟此装置端口区的磁场分布,并进行了实验测定,结果表明,端口区磁场峰值突变和对称性均比圆极化好。另一方面,用洛仑兹运动方程,考虑了电子束空间电荷效应,证明此装置对电子束传输有自聚焦能力,给出了电子运动方程,电子束流与Wiggler峰值磁场的关系,数字模拟电子束运动轨迹也表明,此装置能自聚焦传输电子束,有希望应用于线极化自由电子激光实验中。     

并行3维全电磁粒子模拟软件NEPTUNE的外加磁场模块设计

介绍了3维全电磁粒子模拟软件NEPTUNE中常用外加磁场加载模块的设计思路和方法,包括简单的磁场分布方程和离散数值加载、螺线管磁场加载、直线及螺旋线磁场分布加载、摇摆器磁场加载以及永磁体磁场加载等方式。每一类磁场加载模式都进行了实际算例的计算和验证,计算结果表明各类磁场加载模块设计的正确性和可靠性。最后针对具体应用,结合二极管电子束在不同外加引导磁场作用下的各种分布状态,间接验证了磁场模块设计的可行性。     

Electron acceleration in the inverse free electron laser with a helical wiggler by axial magnetic field and ion-channel guiding

Electron acceleration in the inverse free electron laser (IFEL) with a helical wiggler in the presence of ion-channel guiding and axial magnetic field is investigated in this article. The effects of tapering wiggler amplitude and axial magnetic field are calculated for the electron acceleration. In free electron lasers, electron beams lose energy through radiation while in IFEL electron beams gain energy from the laser. The equation of electron motion and the equation of energy exchange between a single electron and electromagnetic waves are derived and then solved numerically using the fourth order Runge-Kutta method. The tapering effects of a wiggler magnetic field on electron acceleration are investigated and the results show that the electron acceleration increases in the case of a tapered wiggler magnetic field with a proper taper constant.     

磁场预增强的锥型波荡器

研究了波荡器磁场增强对提高自由电子激光器效率的影响。模拟计算发现采用磁场增强波荡器能使自由电子激光器的效率提高到１７．６％，采用磁场预先增强而后又增弱的锥型波荡器则能获得高达４３．３￥的输出效率，自由电子激光器的功率得到进一步的提高。     

第一台真空内扭摆磁铁的设计与研制

主要介绍了北京正负电子对撞机上为提高同步辐射光源性能而设计建造的第一台真空内扭摆磁铁的概况,论述了真空内扭摆磁铁的设计要求和参数,以及研制过程中的关键技术和难度,并且给出了相应的磁场测量结果     

电磁铁摇摆器磁场的二维数值计算

本文根据泊松方程用数值计算给出了电磁铁摇摆器的二维磁场分布,定量地讨论了磁极形状、磁隙大小、周期长短和电流大小等因素对峰值磁场强度的影响,重点讨论了如何根据二维磁场分布选择磁极形状才能提高峰值磁场强度和抑制磁饱和的问题。将计算的二维磁场分布和摇摆器磁场的理想波形相比较,可以帮助我们确定进入摇摆器的束流半径应该控制的范围。在对电磁铁摇摆器磁场二维数值计算的基础上,还探讨了适用ATA电子束的PALADIN摇摆器用于ETA电子束带来的结构设计和材料选择等问题。     

环型线电流线极化wiggler

提出一种新型产生线极化摇摆磁场的wiggler,即环型线电流线极化wiggler.它是由许多圆环及连接导线固定在w屯gler骨架上而组成.通过求解拉普拉斯方程,导出了此w电eler磁场分布的理论解.理论解表明,此wiggler产生的线极化磁场不仅在z轴附近空间基模占空比大,而且在垂直于线极化磁场方向能形成具有聚束能力的六极子磁场.此装置的另一特点是容易加工成短周期(5—10mm)wiggler,并且非常容易实现变磁场、变周期和同时变磁场变周期的线极化wiggler.     

相对论性电子在行波磁场中的自发辐射

相对论性电子在周期性磁场中的运动将产生自发辐射,这是产生自由电子激光的基础。本采用行波磁场作为周期性磁场,通过讨论可以看出,当电子通过这种磁场时将产生自发辐射,说明该磁场能作为自由电子激光器的摆动器。     

在同步辐射装置中配置电流扭摆器的建议

提出了第三代同步辐射光源中的低温超导电流扭摆器和室温水冷电流扭摆器的物理设计方案。文中还讨论了电流扭摆器内腔中的磁场的分布特性，测量方法和电流扭摆器的制造技术的可行性。     

Phase velocity of a transverse electric wave propagating in a magnetized electron beam

In this paper three-dimentional simulations are carried out to the phase velocity of a transverse electric wave which propagates in a relativistic electron beam magnetized by a wiggler field and an axial guide magnetic field. Results show that the phase velocities are quite different from each other as the axial guide magnetic field changes its direction.